Оксид серы VI-so3 (серный ангидрид)

 Физические свойства

 Бесцветная летучая жидкость, tпл. = 17C; tкип. = 66С; на воздухе "дымит", сильно поглощает влагу (хранят в запаянных сосудах). SO₃ + H₂O  H₂SO₄

 SO₃ хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте, этот раствор называется олеумом.

 Получение

1)      2SO₂ + O₂  ^{кат;450°C}  2SO₃

 2)      Fe₂(SO₄)₃  –^t°  Fe₂O₃ + 3SO₃­

 Химические свойства

 1)     Серный ангидрид - кислотный оксид. При растворении в воде дает сильную двухосновную серную кислоту:  SO₃ + H₂O  H₂SO₄

 H₂SO₄ образует два ряда солей - средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты):

  

2)     SO₃ - сильный окислитель.

 

СЕРНАЯ КИСЛОТА - H₂SO₄

 Физические свойства

Тяжелая маслянистая жидкость ("купоросное масло");  = 1,84 г/см³; нелетучая, хорошо растворима в воде – с сильным нагревом; tпл. = 10,3C, tкип. = 296С, очень гигроскопична, обладает водоотнимающими свойствами (обугливание бумаги, дерева, сахара). 

Помните! Кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот!

 

 Производство серной кислоты

 

1-я стадия. Печь для обжига колчедана.

 4FeS₂ + 11O₂  2Fe₂O₃ + 8SO₂ + Q 

2-я стадия. После очистки, осушки и теплообмена сернистый газ поступает в контактный аппарат, где окисляется в серный ангидрид (450С – 500С; катализатор V₂O₅):

  2SO₂ + O₂  2SO₃

 3-я стадия. Поглотительная башня:

  nSO₃ + H₂SO₄(конц)  (H₂SO₄ • nSO₃)(олеум)

 Воду использовать нельзя из-за образования тумана. Применяют керамические насадки и принцип противотока. 

Химические свойства

 H₂SO₄ - сильная двухосновная кислота 

1)     Взаимодействие с металлами:

 a)     разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода: Zn⁰ + H₂⁺¹SO₄(разб)  Zn⁺²SO₄ + H₂O­

 

b)     концентрированная H₂⁺⁶SO₄ – сильный окислитель; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) может восстанавливаться до S⁺⁴O₂, S⁰ или H₂S^-2 (без нагревания не реагируют также Fe, Al, Cr - пассивируются): 2Ag⁰ + 2H₂⁺⁶SO₄  Ag₂⁺¹SO₄ + S⁺⁴O₂­ + 2H₂O

8Na⁰ + 5H₂⁺⁶SO₄  4Na₂⁺¹SO₄ + H₂S^-2­ + 4H₂O

 2)     концентрированная H₂S⁺⁶O₄ реагирует при нагревании с некоторыми неметаллами за счет своих сильных окислительных свойств, превращаясь в соединения серы более низкой степени окисления, (например, S⁺⁴O₂): S⁰ + 2H₂SO₄(конц)  3S⁺⁴O₂­ + 2H₂O

2P⁰ + 5H₂SO₄(конц)  5S⁺⁴O₂­ + 2H₃P⁺⁵O₄ + 2H₂O

 3)     с основными оксидами:

CuO + H₂SO₄  CuSO₄ + H₂O

4)     с гидроксидами:

H₂SO₄ + 2NaOH  Na₂SO₄ + 2H₂O

 

5)     обменные реакции с солями:

BaCl₂ + H₂SO₄  BaSO₄ + 2HCl

Задачи: 

1. В растворе серной кислоты объемом 2 л с массовой долей 90% и плотностью 1,8 растворили цинк. Какой образовался га и какой объем он занимает?

2. Определите массовую долю серы в ее природных соединениях: FeS_{2 и ZnS}

3. Какая соль образуется при взаимодействии раствора серной кислоты массой 24,5г, массовая доля

серной кислоты в котором 20%, и гидроксидом натрия массой 2г.

4. Составьте электронные схемы и расставьте коэффициенты в ОВР

SO₂ + Br₂ + 2H₂O  H₂SO₄ + 2HBr

S + HNO₃(конц)  H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

5. Осуществите превращения

H₂S  SO₂  H₂SO₃ NaНSO₄ Na₂SO₃

H₂S  SO₂ SO₃ H₂SO₄ Na₂SO₄

1.14 ПОДГРУППА УГЛЕРОДА

 УГЛЕРОД

Аллотропия

Алмаз

 Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло,  = 3,5 г/см³; tпл. = 3730C; tкип. =  4830C.

Атомы углерода находятся в sp³- гибридизации и образуют атомную кристаллическую решётку с прочными ковалентными - связями.

Можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t = 1200C.

 Применение: Шлифовальный порошок, буры, стеклорезы, после огранки - бриллианты.

 Графит

Кристаллическое вещество, слоистое, непрозрачное, тёмно-серое, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток;  = 2,5 г/см³.

В кристаллической решётке атомы углерода находятся в sp²- гибридном состоянии и образуют слои из шестичленных колец; между слоями действуют межмолекулярные силы.

Применение: Электроды, карандашные грифели, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, входит в состав некоторых смазочных материалов.

 Карбин 

Чёрный порошок;  = 2 г/см³; полупроводник.

Состоит из линейных цепочек  –CC–CC–  и  =С=С=С=С=; атомы углерода находятся в sp- гибридном состоянии.

При нагревании переходит в графит.

Химические свойства

 Углерод - малоактивен, на холоде реагирует только со фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах.

 Восстановительные свойства

 1)     с кислородом C⁰ + O₂  –^t  CO₂ углекислый газ

 при недостатке кислорода наблюдается неполное сгорание:

  2C⁰ + O₂  –^t2C⁺²O угарный газ

 2)     со фтором С + 2F₂  CF₄

 

3)     с водяным паром C⁰ + H₂O  –^1200С⁺²O + H₂ водяной газ

 

4)     с оксидами металлов C⁰ + 2CuO  –^t  2Cu + C⁺⁴O₂

 

5)     с кислотами – окислителями: C⁰ + 2H₂SO₄(конц.)  С⁺⁴O₂­ + 2SO₂­ + 2H₂O

С⁰ + 4HNO₃(конц.) С⁺⁴O₂­ + 4NO₂­ + 2H₂O

 Окислительные свойства

 6)     с некоторыми металлами образует карбиды

4Al + 3C⁰  Al₄C₃

Ca + 2C⁰  CaC₂^-4 

7)     с водородом

C⁰ + 2H₂  CH₄

Оксид углерода (II) CO

 Угарный газ; бесцветный, без запаха, малорастворим в воде, растворим в органических растворителях, ядовит, tкип = -192C; t пл. = -205C.

 Получение

1)     В промышленности (в газогенераторах): C + O₂  CO₂

CO₂ + C  2CO

2)     В лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H₂SO₄(конц.):

HCOOH  H₂O + CO­

H₂C₂O₄  CO­ + CO₂­ + H₂O

 

Оксид углерода (IV) СO₂

 Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде - в 1V H₂O растворяется 0,9V CO₂ (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; tпл.= -78,5C (твёрдый CO₂ называется "сухой лёд"); не поддерживает горение.

 Получение

1.       Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка:

  CaCO₃  –^t  CaO + CO₂­

 2.       Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты:

  CaCO₃ + 2HCl  CaCl₂ + H₂O + CO₂­

NaHCO₃ + HCl  NaCl + H₂O + CO₂­

Химические свойства

 Кислотный оксид: реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты

  Na₂O + CO₂  Na₂CO₃

2NaOH + CO₂  Na₂CO₃ + H₂O